Question

【題目】研究NO2、NO、CO污染物處理，對建設美麗中國具有重要意義。

（1）①NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)△H1=-234.00kJ/mol

②1/2N2(g)+1/2O2(g)=NO(g)△H2=-89.75kJ/mol

③2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)△H3=-112.30kJ/mol。

若NO2氣體和CO氣體反應生成無污染氣體，其熱化學方程式為______________。

（2）某溫度下，向10L密閉容器中分別充入0.1molNO2和0.2molCO，發(fā)生反應：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，經(jīng)10min反應達到平衡，容器的壓強變?yōu)樵瓉淼?/span>。

①0～10min內(nèi)，CO的平均反應速率v(CO)=__________；

②若容器中觀察到_____，可判斷該反應達到平衡狀態(tài)；

③為增大污染物處理效率，起始最佳投料比為______；

④平衡后，僅將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，則平衡_____(填“右移”或“左移”或“不移動”)。

（3）在高效催化劑作用下用NH3還原NO2進行污染物處理。

①相同條件下，選用A、B、C三種催化劑進行反應，生成氮氣的物質(zhì)的量與時間變化如圖a。活化能最小的是______(用E(A)、E(B)、E(C)表示三種催化劑下該反應活化能)。

②在催化劑A作用下測得相同時間處理NO2的量與溫度關系如圖b。試說明圖中曲線先增大后減小的原因________(假設該溫度范圍內(nèi)催化效率相同)。

（4）有人設想在含有NO2的酸性污水中加人填充有鋁粉的多孔活性炭顆粒進行水的凈化。試結(jié)合電極反應說明多孔活性炭的主要作用_____。

Answer 1

【答案】 2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g) △H=-868.8kJ/mol 4×10-4mol/(L.min) 體系內(nèi)氣體顏色不再改變 不移動 E(A) 低于300℃，反應未達到平衡，溫度升高，反應速率加快；高于300℃，反應已平衡，隨溫度升高，反應逆向進行 活性炭在與鋁粉形成的原電池中作正極，發(fā)生反應2NO2+8H++8e-=N2↑+4H2O，將NO2轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì)N2

【解析】（1）反應①×4－②×2＋③×1得到：2NO2(g)+4CO(g)=4CO2(g)+N2(g) △H=-868.8kJ/mol。

（2） 2NO2(g) + 4CO(g) = N2(g) + 4CO2(g)

起始： 0.1 0.2 0 0

反應： x 2x x/2 2x

平衡： 0.1－x 0.2－2x x/2 2x

恒溫恒容壓強的比等于氣體的物質(zhì)的量的比，所以 ，解得x=0.02mol。

①由上參加反應的CO為0.04mol，反應速率為= 4×10-4mol/(L.min)。

②反應達平衡以后所有物質(zhì)的濃度都不變化，因為NO2的濃度不變，所以體系的顏色應該也不變化，則觀察到顏色不變，證明反應達平衡。

③為增大污染物處理效率，應該保證反應盡量轉(zhuǎn)化為生成物，即兩個反應物都不過量，所以起始最佳投料比為。

④達平衡時一定有Q=K，現(xiàn)在僅將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，因為兩者的系數(shù)相等，且一個在分子一個在分母，所以濃度商的比值Q不變，即Q依然等于K，反應平衡不移動。

（3）①一般來說，反應的活化能越小，反應的速率越快，所以E(A)最小。

②曲線為在催化劑A作用下測得相同時間處理NO2的量與溫度關系，則曲線上的點不一定代表平衡態(tài)。反應速率慢的時候，該時間段不能達平衡，則速率越快，反應的量越多；反應速率很快的時候，反應達平衡，則溫度越高，平衡逆向移動，反應的量減少。所以原因為：低于300℃，反應未達到平衡，溫度升高，反應速率加快；高于300℃，反應已平衡，隨溫度升高，反應逆向進行。

（4）明顯這個處理過程是原電池，加入鋁和碳就組成了原電池的兩個電極，鋁為負極，碳為正極，其表面應該發(fā)生NO2得電子轉(zhuǎn)化為氮氣的反應，所以方程式為：2NO2+8H++8e-=N2↑+4H2O。